基于PLC的自動化倉庫站設計

孫敏嘉 陳熙群 王三秀

摘 要：自動化倉庫是現代物流發展與控制技術的產物。文章提出了一種以西門子S7-200系列PLC為控制核心的自動化倉庫設計方案。該方案以西門子S7-200系列PLC為控制中心，通過PPI的通訊方式與機械手站和分揀站進行通訊，設計了系統運行PLC程序以及組態監控系統，實時采集現場PLC數據，提高系統的可靠性。

關鍵詞：自動化倉庫；PLC控制；組態監控

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-0020-01

1 概 述

通過對堆垛機的工作流程分析，本文提出了一種自動化倉庫設計方案。該方案以西門子S7-200系列PLC為控制中心，通過PPI的通訊方式與機械手站和分揀站進行通訊。自動化倉庫站能根據機械手送來物料的顏色自動將物料送入指定的倉庫，也可以將任意顏色的物料取出，該過程通過步進電機和傳動機構來完成。為了更加有效的監管自動化倉庫的運行，利用MCGS監控軟件對自動化倉庫的運行設計了一個實時監控系統。該系統實時采集現場PLC的數據，只要通過監控界面就可以了解自動化倉庫的運行狀況，方便管理人員管理。最后通過現代物流倉儲的聯機調試，驗證了自動化倉庫的可靠運行。

2 自動化倉庫系統

2.1 總體設計

自動化倉庫貨架實物如圖1所示，自動化倉庫堆垛機實物如圖2所示。

本系統主要實現貨物的分類存取，通過S7-200PLC來控制全自動堆垛機來存取機械手站送來的物料。自動化倉庫主要有上位機、控制裝置、驅動器、電機裝置（包括步進電機和直流電機）、傳動機構和倉位模塊組成，它們之間的聯系如圖3所示。

上位機起著監測和控制整套系統正常運行的作用，PLC通過編程各種內部的指令來達到控制各種類型的機械運行和生產過程，驅動模塊用來增大PLC輸出的脈沖功率同時控制步進電機的工作電流和細分步進電機的步數，步進電機帶動堆垛機實現物料存取。

2.2 控制方案及要求

2.2.1 控制方案

①復位：在任何情況下按下復位按鈕時，堆垛機復位（包括貨叉復位、回到原位），倉位計數復位，各輔助繼電器復位。

②入庫：當貨架上光電傳感器檢測有來料時，X軸步進電機帶動堆垛機從原位出發前往貨架取貨，到達貨架停下，Z軸直流電機帶動貨叉伸出，到限位開關停下，Y軸上升取料，然后貨叉收回。根據PLC指令去指定的倉位存放物料，最后到原位等待。入庫分為單聯入庫和聯機入庫，單聯入庫作為調試用。聯機入庫按照黃（12個）、藍（4個）、紅（4個）物料順序入庫。

③出庫：當物料放滿時，在監控界面按下“開始出庫”讓物料出庫，堆垛機到達原點（貨架）退回到指定倉位取出物料。出庫按照黃、藍、紅順序出庫。當有需要出庫指定倉位的物料時，可以用上位機發送指令，出庫也分為單聯出庫和聯機出庫。

2.2.2 控制要求

考慮實際自動化倉庫的運行，本論文將提出以下幾點控制要求：

①可以將不同顏色的物料進行分類存放。

②將物料送至任意指定倉庫，將物料從指定倉庫取出。

③X軸、Y軸和Z軸上都要有限位保護，防止意外情況發生。

④X軸和Y軸的速度必須平滑，保證堆垛機的運行平穩。

⑤通過上位機實時監控，實現自動化倉庫的可視化效果。

3 軟件設計

3.1 PLC輸入輸出分配

S7-200系列PLC是德國西門子公司生產的具有高性價比的微型可編程控制器。本論文方案選擇西門子PLC S7-200 CPU 226 CN。

3.2 運行流程圖

按照堆垛機存取物料的運行流程設計流程圖。物料在第一站經過顏色（分為黃色、紅色和藍色）檢測，由機械手站送至貨架，自動化倉庫站對這些無聊進行分類存放（黃色倉位12個，藍色和紅色倉位各4個）。當倉位滿時物料不再入庫，當上位機發送出庫指令時，由堆垛機取相應顏色和倉位的物料。

3.3 組態設計

組態是指使用計算機里的組態軟件把組態圖形界面與PLC聯系起來，形成可視化可操作的監控畫面。

根據設計要求和運行流程設計出的監控界面如圖4所示。黃色塊代表黃色物料倉庫，紅色塊代表紅色物料倉庫，藍色塊代表藍色物料倉庫，并且設置色塊的內部屬性，倉庫中無物料是顯示白色，有物料接顯示相應物料顏色。

C1、C2和C3代表黃、藍和紅色物料的當前入庫后的個數，

C10、C12和C14代表黃、藍和紅色物料的當前出庫后的個數，在“輸入框”中輸入數值可以改變各個計數器的值，也就是物料對應的倉位。

4 結 論

采用S7-200PLC和MCGS組態軟件對自動化倉庫進行控制方案，具有操作簡單、貨物庫存清晰、運行穩定可靠等優點，再配合機械手站和上料分揀站運行，使得整套設備的運行更接近實際自動化倉庫的運行。在以后的發展中，自動化倉庫將作為生產線的下一環節，構成柔性的加工系統，擁有廣闊的發展空間。

參考文獻

[1] 丁立言，張鐸.倉儲自動化[M].北京：清華大學出版社，2003.

[2] 向曉漢.西門子PLC高級應用實例精解[M].北京：機械工業出版社，

2010.